Проектирование централизованной системы теплоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование централизованной системы теплоснабжения



Введение

Задачей данного курсового проекта является полный расчет тепловой сети, обеспечивающей теплом промышленный район и небольшой поселок, а также разработка схемы котельной и выбор вспомогательного оборудования.

При выполнении данного курсового проекта формируются навыки проекти-

рования и расчета систем теплоснабжения, включающих в себя расчеты тепловых нагрузок, расходов теплоносителей, тепловых сетей и паропроводов.

Исходными данными для расчета являются:

1) схема промышленного района;

2) внешний объем цехов и зданий, мі;

3) место расположения промплощадки;

4) население рабочего поселка, чел;

5) расход пара на технологические цели, кг/с;

6) давление пара у потребителя, МПА.



1. Расчёт теплопотребления

1.1 Расчёт отопительной нагрузки

По заданию место расположения промплощадки - г. Москва

Количество жителей в посёлке n=4400

Внешний объём цехов и зданий чугунолитейный цех 70000 , сталелитейный цех 80000, кузнечный цех 60000 , механический цех 110000 , заводоуправление 1300 .

Из приложения 1 Таблица 1 /1/ определяем

Расчётную температуру наружного воздуха для систем отопления =-25

Расчётную температуру воздуха внутри отапливаемых помещений =18

Коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий k=0,25.

Коэффициент инфильтрации для промышленных зданий м=0,26.

Расчётную тепловую нагрузку на отопление для промышленных потребителей рассчитывают по укрупненным показателям:

,Вт

Чугунолитейный цех:

=(1+0,26)•0,274•70000•(18-(-25))=1039,172 кВт;

Сталелитейный цех:

=(1+0,26)•0,266•80000•(18-(-25))=1152,950 кВт;

Кузнечный цех:

=(1+0,26)•0,268•60000•(18-(-25))=871,214 кВт;

Механический цех:

=(1+0,26)•0,438•110000•(18-(-25))=2610,392 кВт;

Заводоуправление:

=(1+0,26)•0,332•13000•(18-(-25))=233,841 кВт

Расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий ,Вт определяют по формуле:

;

где =85,8 - укрупнённый показатель максимального расхода теплоты на отопление 1 жилой площади принимается из /1/;

k - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий.

=82•12•4400•(1+0,25)=5412 кВт;

Суммарная отопительная нагрузка для промышленных предприятий:

=1039,172 +1152,950 +871,214 +2610,392 +233,841 =5907,57 кВт;

Суммарная отопительная нагрузка для всех потребителей:

=1039,172 +1152, 950 +871, 214 +2610, 392 +233, 841 + 5412 = 11319,57 кВт

1.2 Определение расхода тепла на вентиляцию с рециркуляцией для промышленных предприятий г. Москва

Расчётная температура наружного воздуха для вентиляции = -14 ;

Расчётная температура воздуха внутри отапливаемых помещений =18 ;

Удельная вентиляционная характеристика здания определяется по [1]

=1,122 ;

=0,904 ;

=0,534 ;

=0,136 ;

=0,124 ;

,Вт;

Чугунолитейный цех:

=1,122•70000•(18-(-14))=2513,28 кВт;

Сталелитейный цех:

=0,904•80000•(18-(-14))=2314,24 кВт;

Кузнечный цех:

=0,534•60000•(18-(-14))=1025,28 кВт;

Механический цех:

=0,136•110000•(18-(-14))=478,72 кВт;

Заводоуправление:

=0,124•13000•(18-(-14))=51,584 кВт;

Суммарный расход тепла на вентиляцию промышленных предприятий:

=2513,28+2314, 24 +1025, 28 +478, 72 +51, 584=6383, 104 кВт.

теплоноситель гидравлический двухтрубный отопительный

1.3 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение посёлка

Количество жителей в посёлке n=4400 человек

Температура горячей воды для закрытых систем теплоснабжения =60 .

Норма потребления горячей воды принимается a=110 л/сут для жилых зданий повышенного благоустройства, b=25 кг/сут для общественных зданий района,

Температура холодной воды принимается летом, а также зимой

=15

=5

Средне недельная нагрузка горячего водоснабжения в отопительный период:

, Вт

где =4190 кДж/кг•К

=1584,343 кВт;

Средне недельная нагрузка горячего водоснабжения в летний период:

, Вт

где в - коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к расходу в отопительный период

в=0,8;

=1037,025 кВт;

Расчёт максимальной часовой тепловой нагрузки горячего водоснабжения:

;

;

=3485,556 кВт;

=2281,455 кВт;

Расчёт балансовой часовой тепловой нагрузки горячего водоснабжения:

=1901,212 кВт;

=1244,430 кВт;

1.4 Расчёт отпуска тепла насыщенного пара на технологические нужды

Расход насыщенного пара на технологические нужды D=14,7 кг/с

Давление насыщенного пара у потребителя Pк=Па

Расчётная длина паропровода =1950 м.

Расход тепла отпускаемого производственным потребителям с насыщенным паром определяется следующим образом:

, Вт

где D расход пара, кг/с; - энтальпия пара, отпускаемого производственным потребителям, на выходе из котельной, Дж/кг. - энтальпия конденсата возвращаемого с производства соответствующей температуре =80; м - процент возврата конденсата с производства, м=0,8.



;

=4190•80=335200 Дж/кг;

=2777000 Дж/кг;

Давление насыщенного пара на выходе из котельной определяем по следующей формуле:

, Па

где Pк - давление насыщенного пара у потребителя, Па; Дh - линейное удельное падение давление на 1 м трубопровода Па/м

Дh=100 Па/м

Lгеом =1950 - геометрическая длина трубопровода неизменного диаметра; б=0,5 - поправочный коэффициент на длину трубопровода для учёта местных сопротивлений принимается по [1].

=990,5 кПа;

Расход пара отпускаемого производственным потребителям с насыщенным паром:

=36879948Вт.



2. Регулирование тепловой нагрузки. Определение расхода и температуры теплоносителя по видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха

2.1 Расчёт относительного отпуска теплоты, расхода и температуры теплоносителя для системы отопления

Место расположения город Москва. Система отопления закрытая двухтрубная. Отопительный график 150-70

Расчётная температура наружного воздуха для систем отопления =-25.

Расчётная температура воздуха внутри помещений =18.

Максимальная температура воды в местной системе отопления для бытовых потребителей =95

Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика определяется по формуле:

;

=2,778.

Изменение относительной отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха рассчитывается с интервалом в 5 по формуле:

при =-25 =1;

при =-20 =0,884;

при =-15 =0,767;

при =-10 =0,651;

при =-5 =0,535;

при =0 =0,419;

при =2,778 =0,354;

Температура воды в подающем трубопроводе для отопительных приборов со свободной конвекцией определяется:

,

где =25 - расчётный температурный перепад в местной системе, ;

=80 - расчётный температурный перепад в тепловых сетях =64,5 - расчётный температурный напор в отопительной системе,;

при =-25=150;

при =-20=136,078;

при =-15 =121,993;

при =-10 =107,716;

при =-5 =93,204;

при =0 =78,393;

при =2,778=70.

Температура воды в обратном трубопроводе определяется

при =-25 =70;

при =-20=65,38;

при =-15 =60,598;

при =-10 =55,623;

при =-5 =50,413;

при =0 =44,904;

при =2,778=41,679.

Температура воды поступающей в местную систему отопления после смесительного устройства для отопительных приборов со свободной конвекцией

при =-25 =95;

при =-20=87,473;

при =-15 =79,784;

при =-10=71,902;

при =-5 =63,785;

при =0 =55,369;

при =2,778=50,529.

Расход сетевой воды при качественном регулировании отопительной нагрузки

, кг/с

=33,77 кг/с;

При температуре наружного воздуха +8 расход сетевой воды на отопление составит

, кг/с

=22,255 кг/с.

На основании расчётов строятся графики тепловой нагрузки, температур и расхода сетевой воды.



2.2 Регулирование отпуска теплоты и расчёт расхода теплоносителя для систем вентиляции

Расчётная тепловая нагрузка =6383,104 кВт. Температура воды в подающей магистрали принимается из расчёта системы отопления =119,154. Температура воды в обратной магистрали =59,62.

1. Определяем эквивалент расхода через калорифер первичной (воды), вторичной (воздуха) и меньшего из них при расчетном режиме =-14

, Вт/

=107216,2 Вт /

, Вт/

=199472 Вт/

2. Определяем среднеарифметическую разность температур в калорифере при расчётном режиме

,

=87,387 ;

3. Определяем основной режимный коэффициент калорифера 

,

;

4. Определяем эквивалент расхода вторичного теплоносителя

, Вт/

=148444,279 Вт/

5.Определяем эквивалент расхода первичного теплоносителя -25 °С

После упрощения получаем



После решения уравнения получаем Вт/°С.

При +8 °С (учитываем, что в диапазоне температур наружного воздуха эквивалент вторичного теплоносителя остается постоянным 199472 Вт/°С

После упрощения получаем

;

После решения уравнения получаем 38481,9, Вт/°С.

6. Определяем расход сетевой воды при

=-25: ; кг/с

=16,818 кг/с;

=-14: ; кг/с



=25,589 кг/с;

=8: ; кг/с

=9,184 кг/с;

7. Определяем температуру сетевой воды после вентиляционных калориферов при =-25:

,

=59,42

при =-14:

,

=59,62

при =8:

;

;



=18,165

На основании полученных данных строятся графики количества тепла, температур сетевой воды и расхода в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.3 Расчёт системы горячего водоснабжения при последовательной схеме включения подогревателей и повышенном температурном графике

Температура холодной воды в зимний период =5. Температура горячей воды =60.

Тепловой режим подогревателей при любой наружной температуре и заданном расходе теплоты на горячее водоснабжение определяется следующим образом:

Расход сетевой воды при t_Н=t_Н.И

Расход сетевой воды при t_Н>8

Расчет расхода и температуры выполняется для нескольких значений.

Расчет при t_н=-5

1. Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле



2. Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3. Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

4. Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле

5. Вычисляем безразмерный комплекс Z

6. Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

7. Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

8. Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:

Расчет при t_н=-15

1. Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле

2. Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3. Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

4. Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле

5. Вычисляем безразмерный комплекс Z

6. Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

7. Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

8. Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:

Расчет при t_н=-25

1. Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле

2. Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3. Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

4. Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле

5. Вычисляем безразмерный комплекс Z

6. Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

7. Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

8. Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:



3. Гидравлический расчет трубопроводов

3.1 Гидравлический расчёт двухтрубных тепловых сетей закрытой системы теплоснабжения

1.Определяем расход теплоносителя для каждого потребителя:

; кг/с

кг/с

=14,881 кг/с;

=14,524 кг/с;

=7,944 кг/с;

=12,94 кг/с;

=1,196 кг/с;

=37,271 кг/с;

2. Задаемся перепадом давления Па

3. Определяем коэффициент местных потерь

=0,116;

=0,021;

=0,118;

=0,054;

=0,129;

=0,068;

=0,146;

=0,073;

=0,072;

4.Определяем удельные линейные потери на главной магистрали

; Па/м

где ДP - перепад давления на главной магистрали Па; - приведенная длина главной магистрали м;

; м

=4886,57 м;

=61,393 Па/м

Рассчитываем участки главной магистрали. Участок C-6

5.Вычисляем внутренний диаметр

; мм



где =0,117 коэффициент, выбираемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с; Дh - удельные линейные потери на главной магистрали;

=0,212 м

Выбираем по [1] стандартный диаметр, округляя до большего: нам подходит труба 259x7.

6.Определяем действительные линейные потери

; Па/м

где - коэффициент, принимаемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с; - внутренний стандартный диаметр.

=22,79 Па/м;

7.Определяем действительное падение давления на участке

;Па

где Дh - действительные линейные потери на участке Па/м; б - коэффициент местных потерь; L - длина участка;

=68669,564 Па;

Остальные участки магистрали рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Расчёт простых ответвлений:

Участок C-5

1.Принимаем, что падение давления на участке C-5 равно разности падений давления на участке C-6:

Следовательно, =68669,564 Па;

2.Находим удельные линейные потери на данном участке

; Па/м

где ДP - перепад давления на ответвлении Па; - приведенная длина ответвления м;

; м

где б - коэффициент потерь на данном участке; L - геометрическая длина участка;

=255,194м;

=274,678 Па/м;

3.Вычисляем внутренний диаметр

; мм

где =0,117 коэффициент выбираемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с; Дh - удельные линейные потери на участке;

=0,043 м

Выбираем по [1] стандартный диаметр, округляя до большего: нам подходит труба 50x3,5.

6.Определяем действительные линейные потери



; Па/м

где - коэффициент принимаемый по [1]; G - расход на расчитываемом участке кг/с; - внутренний стандартный диаметр.

=131,951 Па/м;

7.Определяем действительное падение давления на участке

;Па

где Дh - действительные линейные потери на участке Па/м; б - коэффициент местных потерь; L - длина участка;

=33672,9988 Па;

8.Определяем невязку на рассчитываемом участке

;%

=51%

Следовательно, нужна дроссельная шайба:

9.Рассчитываем напор на данном участке

; мм вод ст.



где - плотность воды, g - ускорение свободного падения;

=3,659 мм вод ст;

10. Рассчитываем диаметр шайбы

где G - расход воды на участке; Н - напор;

=16,951 мм.

Остальные простые ответвления рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Таблица 1. - расчет водяных тепловых сетей

участок	Расход воды G	Характер трубы	Длина трубопровода участка	Потеря давления	Примечания
		У. проход	Нар. диаметр	План	Эквивалентная.	Приведенная.	Удел. на трен	На уч-ке
И-1	14,881	125	133x4	330	24,187	354,187	166,456	58956,554	Ш
И-2	14,524	125	133x4	500	36,205	536,205	158,562	85021,505	Ш
И-А	59,351	250	273x7	750	109,782	859,782	57,79	49686,45
А-B	46,411	250	273x7	650	84,14	734,135	35,337	25942,46
B-C	38,467	250	273x7	850	100,165	950,165	24,275	23065,51
C-6	37,271	250	273x7	2700	313,187	3013,187	22,79	68669,564
C-5	1,196	50	57x3,5	250	5,194	255,194	131,95	33672,9988	Ш
B-3	7,944	100	108x4	550	29,45	579,454	153,082	88703,853
A-4	12,94	125	133x4	420	28,71	448,706	125,867	56477,058	Ш



4. Расчёт трубопровода насыщенного пара

Исходя из условий проектируемой системы теплоснабжения и возможностей оборудования будущей котельной принимаем, что пар на выходе от источника является насыщенным. Поэтому при расчете паропровода необходимо принять во внимание это условие.

В качестве исходных данных примем следующие значения:

Прокладка паропровода - подземная канальная.

Компенсаторы - П - образные со сварными отводами.

Расчетная температура воздуха в непроходных каналах принимается = 0 °С.

На выходе из котельной задаемся начальными параметрами пара:

давление Р_тэц = 0,9905 МПа,

температура t_и = 179,5 °С,

удельный вес пара _тэц = 4,525 кг/м³.

Конечное давление пара у потребителя Рп = 0,62 МПа.

Разобъём участок трубопровода насыщенного пара И-3 на десять равных участков по 195 м.

Участок 1.

1. Определяем приведенную длину участков и расчетные удельные потери

м;

м.

Па/м.

2. Определяем суммарные потери давления на трение и местные сопротивления.

Па

3. Определяем конечное давление пара на участках

Па.

4. Определяем удельный вес пара

кг/м³.

5. Определяем средний удельный вес на участке

кг/м³.

6. Вычисляем диаметр паропровода и округляем его до ближайщего стандартного

м;

м.

7. Для стандартного диаметра по формуле определяем действительные линейные потери давления

Па/м.

8. Определяем суммарные потери давления на трение и местные сопротивления



Па.

9. Определяем конечное давление пара на участке

Па.

10. Определяем удельный вес в конце участка

кг/м³.

11. Определяем средний удельный все на участке

кг/м³.

12. Рассчитываем колличество сконденсировавшегося пара за счет потерь тепла в окружающую среду

кг/с.

13. Определяем расчетный расход пара

кг/с.

Остальные участки рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Все результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2. - Расчёт трубопровода насыщенного пара

№ участков	Расход пара G кг/с	Характеристика трубы	Длина участка трубопровода м	Начало участка	Предполагаемый ср. удельный вес пара	При	Конец участка	Средний удельный вес
		Условный проход	Наружный диаметр	По плану м	Эквиваленая местным сопротивл	Приведённая длина участка	Давление Па	Удельный вес		Потеря давления	Давление Па	Удельный вес
										Удельная Па/м	На участке ДР
1	14,926	406	426	195	175,5	370,5	990500	4,525	4,463	56,806	21046,732	969453,268	4,418	4,472
2	14,902	406	426	195	175,5	370,5	968946,697	4,309	4,364	59,607	22084,233	946862,464	4,31	4,3645
3	14,878	406	426	195	175,5	370,5	946862,464	4,197	4,253	61,155	22657,951	924204,512	4,198	4,254
4	14,854	406	426	195	175,5	370,5	924204,512	4,083	4,141	62,824	23276,318	900928,194	4,083	4,141
5	14,831	406	426	195	175,5	370,5	900928,194	3,964	4,024	64,651	23953,174	876975,021	3,965	4,024
6	14,807	406	426	195	175,5	370,5	876975,021	3,843	3,904	66,63	24686,372	852288,649	3,842	3,904
7	14,783	406	426	195	175,5	370,5	852288,649	3,717	3,78	68,825	25499,562	826789,087	3,716	3,779
8	14,759	406	426	195	175,5	370,5	826789,087	3,586	3,651	71,247	26397,04	800392,047	3,585	3,651
9	14,736	406	426	195	175,5	370,5	800392,047	3,45	3,518	73,951	27398,89	772993,157	3,449	3,517
10	14,712	406	426	195	175,5	370,5	772993,157	3,309	3,379	76,982	28521,928	744471,229	3,307	3,379

5.Тепловой расчёт изоляции

Выбираем подземную прокладку в непроходных каналах.

Место положения г. Москва.

Средняя температура отопительного периода =-3,2 .

Расчётная температура наружного воздуха =-25 .

Температура воды в подающей магистрали =87,91.

Температура воды в обратной магистрали =48,469.

Диаметр трубопровода =237x7 мм.

Глубина заложения оси трубопровода h=1,5.

Продолжительность отопительного периода 4920 часов.

Определение толщины изоляции по нормированным теплопотерям при подземной прокладке в непроходных каналах трубопроводов водяных тепловых сетей проводим в следующей последовательности:

По [1] определяют нормированный теплопотери для прямого и обратного трубопроводов:

для подающего =74,1608 Вт/м.

для обратного =29 Вт.

Определяем термическое сопротивление на участке «канал-грунт»

По диаметру трубопровода выбираем из [1] тип канала и его геометрические размеры:

тип КЛ 120-60-8

габариты 1280x610x100

Определяем наружный и внутренний эквивалентный диаметр канала по формуле:



м;

м;

где F - площадь поперечного сечения, P - периметр.

м;

м;

Рассчитываем термическое сопротивление внутренней поверхности канала

; (м•)/Вт

где б - термическое сопротивление внутренней поверхности

=0,048 (м•)/Вт.

Термическое сопротивление стенок канала

;(м•)/Вт

где =1,55 - теплопроводность железобетона.

=0,024

Термическое сопротивление грунта определяем по формуле:



;(м•)/Вт

=0,157 (м•)/Вт;

Термическое сопротивление на участке «канал-грунт» по формуле:

(м•)/Вт

=0,229 (м•)/Вт

Определяем температуру воздуха в канале по формуле:

;

Определяем полное термическое сопротивление для подающего и обратного трубопровода:

подающий (м•)/Вт

обратный (м•)/Вт

=0,799 (м•)/Вт;

=0,683 (м•)/Вт;

Прямой трубопровод

Задаемся толщиной изоляции =0,1 м по [1] и определяем наружный диаметр изоляции

;мм

где наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2•0,1=0,473 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м•)/Вт

=0,084;

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

; (м•)/Вт

=0,8357 (м•)/Вт;

принимаем к установке минераловатные прошивные изделия с теплопроводностью

Вт/(м•);

для подающего трубопровода по [1] при =28,648 , =65,1632

Определяем толщину изоляции



;мм

=0,047 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=34,887 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=61,399 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,065 Вт/(м•);

Уточняем следующие значения

=0,047 м

;мм



где наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2•47=366 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м•)/Вт

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,109;

; (м•)/Вт

=0,69 (м•)/Вт;

Определяем толщину изоляции

мм;

=0,044 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;



=36,703 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=62,307 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,065 Вт/(м•);

Уточняем следующие значения

=0,044 м

;мм

где наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2•44=362 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м•)/Вт

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,11;

; (м•)/Вт

=0,689 (м•)/Вт;

Определяем толщину изоляции

мм

=0,044 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=36,81 ;

Полученные значения температуры поверхности изоляции достаточно близки, поэтому пересчёт толщины изоляции не производим. К установке принимаем изоляцию толщиной д=40.

Обратный трубопровод

Задаемся толщиной изоляции =0,1 м из предыдущего расчёта

;мм



где наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2•100=473 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

(м•)/Вт

=0,084;

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

(м•)/Вт

=0,599 (м•)/Вт;

принимаем к установке минераловатные прошивные изделия с теплопроводностью Вт/(м•);

для подающего трубопровода по [1] при =28,648 , =26,2

Определяем толщину изоляции

мм

=0,035 мм;

Определяем температуру поверхности изоляции



;

=31,088 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=39,778 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,061 Вт/(м•);

Уточняем следующие значения

=0,035 м

мм

где наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2•35=223,2 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

(м•)/Вт



где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,116;

(м•)/Вт

=0,567 (м•)/Вт;

Определяем толщину изоляции

мм

=0,033 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

=32,016 ;

Полученные значения температуры поверхности изоляции достаточно близки, поэтому пересчёт толщины изоляции не производим. К установке принимаем изоляцию толщиной д=40 мм.

Таблица 3. - результатов расчёта изоляции

Главная магистраль
У-к	q			Rвк	Rк	Rгр	Rкгр	tk	R	D
И-6п	74,161	1,047	0,826	0,048	0,024	0,157	0,229	28,648	0,799	0,366	0,109	0,69	62,307	0,065	0,044	36,81
И-6о	29	1,047	0,826	0,048	0,024	0,157	0,229	31,7	0,683	0,343	0,116	0,567	39,778	0,061	0,035	32,016
Ответвления
C-5п	32,08	0,671	0,528	0,075	0,025	0,199	0,229	18,784	2,155	0,119	0,333	1,822	58,324	0,064	0,031	29,474
C-5о	14	0,671	0,528	0,075	0,025	0,199	0,229	18,784	2,12	0,112	0,357	1,764	35,972	0,06	0,027	23,779
В-3п	44,851	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	22,288	1,463	0,224	0,178	1,285	58,986	0,064	0,045	30,265
В-3о	19	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	22,288	1,378	0,213	0,187	1,191	36,668	0,06	0,038	25,838
А-4п	47,778	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,351	0,213	0,187	1,165	59,966	0,064	0,04	32,262
А-4о	20	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,256	0,203	0,196	1,06	37,268	0,06	0,033	27,265
И-1п	47,778	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,351	0,213	0,187	1,165	59,966	0,064	0,04	32,262
И-1о	20	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,256	0,203	0,196	1,06	37,268	0,06	0,033	27,265
И-2п	47,778	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,351	0,213	0,187	1,165	59,966	0,064	0,04	32,262
И-2о	20	0,852	0,63	0,0631	0,031	0,177	0,271	23,351	1,256	0,203	0,196	1,06	37,268	0,06	0,033	27,265

Таблица 4. - геометрических размеров односекционных каналов

Участок	Тип канала	Внутренние габаритные размеры канала ширинаЧвысота, мм	Толщина стенки канала , мм	Горизонтальное расстояние между осями труб b, мм	Используются для труб с наружным диаметром dн, мм
Главная магистраль
И-6	КЛ 120-60-8	1280x610	100	540	219-273
Ответвления от главной магистрали
В-3	КЛ 90-45-8	1000x460	100	400	108-194
А-4	КЛ 90-45-8	1000x460	100	400	108-194
И-1	КЛ 90-45-8	1000х460	100	400	108-194
И-2	КЛ 90-45-8	1000х460	100	400	108-194
С-5	КЛ 60-45-8	620х460	70	280	32-89

В результате расчета определили, что в качестве изоляционного материала для всей сети используем минераловатные прошивные изделия. Согласно [1], для подающего и обратного трубопроводов главной магистрали толщину изоляции принимаем на участках д_из = 40 мм для подающего и д_из = 40 мм для обратного.



6.Тепловой расчёт котельной

Таблица 5. - Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными и паровыми котлами для закрытой системы теплоснабжения

№ п/п	Наименование	Обозначение	Единица измерения	Расчетные режимы	примечание
				максимальный зимний	Летний
И01	Максимальный отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию городов и жилых районов		МВт	5,412	0	По данным заказчика
И02	Максимальный отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию промышленных предприятий		МВт	12,29	0
И03	Балансовый отпуск тепла на горячее водоснабжение (за сутки наибольшего водопотребления) городов и жилых районов		МВт	1,901	1,244
И04	Балансовый отпуск тепла на горячее водоснабжение предприятий		Вт
И05	Максимальный часовой отпуск тепла на горячее водоснабжение промпредприятий		Вт
И06	Отпуск пара производственным потребителям, в том числе расход пара на производственное горячее водоснабжение		кг/с	14,7		По данным заказчика
И07	Возврат конденсата от производственных потребителей		кг/с	11,76

6.1 Водогрейная часть котельной

Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды , C определяем из уравнения

; (6.1)



=2,778 С;

Коэффициент снижения расходы тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха , C определяем по формуле

; (6.2)

=0,354 С;

Расчетный отпуск тепла на отопление и вентиляцию, определяем из уравнения

; (6.3)

= 4,082 кВт;

Температура прямой сетевой воды на выходе из котельной , C определяем из уравнения

; (6.4)

=70 С;

Температура обратной сетевой воды на входе в котельную , C определяем по формуле

; (6.5)



=41,7 С;

Суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, определяем для

? зимнего режима

; (6.6)

=8167,959кВт;

? летнего режима

; (6.6а)

=1617,759 кВт;

Расчетный часовой расход сетевой воды , определяем для

? зимнего режима

; (6.7)

=68,835 кг/с;

? летнего режима

; (6.7а)



=13,633 кг/с;

Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети , определяем из уравнения

; (6.8)

=0,953 кг/с;

=0,03724 кг/с.

Количество обратной сетевой воды , определяем из выражения

; (6.9)

=67,882 кг/с;

=13,596 кг/с.

Количество работающих водогрейных котлов, (с округлением до ближайшего большего целого)

; (6.10)



=1,08?2;

Процент загрузки работающих водогрейных котлов,% определяем по формуле

; (6.11)

=54,021%;

Количество отключенных водогрейных котлов, определяем из выражения

; (6.12)

=1;

Количество воды, пропускаемое через один водогрейный котел, определяем из уравнения

; (6.13)

=19,495 кг/с;

Количество воды, пропускаемое через работающие водогрейные котлы,

; (6.14)

=58,484 кг/с;

Дополнительное количество сетевой воды на горячее водоснабжение, (по отношению к расходу сетевой воды в максимальном зимнем режиме)

; (6.15)

=0 кг/с;

6.1.16 Количество воды, пропускаемое через нерегулируемый перепуск, определяем из уравнения

; (6.16)

=49,34 кг/с;

Температура сетевой воды на выходе из водогрейных котлов , C

; (6.17)

=119,998 кг/с;

Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами , C определяем из уравнения

; (6.18)

=42,071 С;

Количество воды на рециркуляцию , определяем из выражения

(6.19)

=13,974 кг/с

Все значения, полученные в ходе расчета водогрейной части по формулам с (6.1) по (6.19) включительно, для различных значений температуры наружного воздуха приведены в таблице 6.

В итоге из полученных результатов определили, что для покрытия тепловых нагрузок необходимо использовать четыре котла марки КВ-ГМ-6,5-150.

Таблица 6 - расчет водогрейной части котельной

Обозна- чение	Раз-мерност.	Расчетные режимы
		Лето	Зима
tн	?С		точка излома 2,778	0	-5	-10	-15	-20	расчетная на отопление -25
	?	-	0,354	0,419	0,535	0,651	0,767	0,884	1
	МВт	-	6,267	7,41	9,469	11,527	13,586	15,644	17,703
ф1	?С	70	70	78,393	93,204	107,716	121,993	136,078	150
ф2	?С	41,7	41,7	44,904	50,413	55,623	60,598	65,38	70
	МВт	1,618	8,168	9,312	11,37	13,429	15,487	17,545	19,604
	кг/с	13,633	68,835	66,362	63,416	61,523	60,203	59,23	58,484
	кг/с	0,03724	0, 95274
	кг/с	13,596	67,882	65,409	62,463	60,57	59,25	58,278	57,531
	шт	-	2	2	2	2	3	3	3
	%	-	54,021	61,585	75,199	88,813	68,285	77,361	86,437
	шт	-	1	1	1	1	0	0	0
	кг/с	10,693
	кг/с	-	38,989	58,484
	кг/с	?	29,845	27,372	24,427	22,533	1,719	0,746	0
	кг/с	?	49,34	46,867	43,921	42,028	21,213	20,241	0
	?С	79,903	119,998	126,999	139,599	152,199	133,2	141,6	150
	?С	41,756	42,071	45,265	50,707	55,846	60,747	65,455	70
	кг/с	?	13,974	11,799	8,462	5,728	7,469	3,491	0

6.2 Паровая часть котельной

Часовой отпуск пара производственным потребителям , определяем из выражения

(6.20)

Расход пара на деаэратор подпиточной воды , определяем из уравнения



(6.21)

Для зимнего режима:

=0,072 кг/с;

Для летнего режима:

=0,002808 кг/с;

Расход пара на подогреватели горячего водоснабжения (летний режим), определяем по формуле

; (6.22)

=0,682 кг/с;

где - из расчета водогрейной части котельной (6.4, 6.7а, 6.18). Количество конденсата от подогревателей горячего водоснабжения , принимаем

; (6.23)

кг/с;

Выпар из деаэратора подпиточной воды, определяем из выражения

; (6.24)

Зимний режим:

=0,0019 кг/с;

Летний режим:

=0,000074 кг/с;

Количество умягченной воды, поступающее в деаэратор подпиточной воды, определяем из уравнения

(6.25)

Для зимнего режима

=0,883 кг/с;

Для летнего режима

=0,035 кг/с;

Температура умягченной воды за охладителем деаэрированной воды,C определяем по формуле

; (6.26)

Для зимнего режима

=61,171 С;

Для летнего режима

=61,171 С;

Температура умягченной воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды ,C определяется из выражения

; (6.27)

Для зимнего режима

=62,304 С;

Для летнего режима

=62,304 С;

Количество сырой воды, соответствующее количеству умягченной воды, определяется из уравнения

; (6.28)

Для зимнего режима

=1,059 кг/c;

Для летнего режима

=0,041 кг/c;

Расход пара для подогрева сырой воды , определяется по формуле

; (6.29)



Для зимнего режима

=0,041 кг/с;

Для летнего режима

=0,000804 кг/с;

Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учета внутрикотельных потерь, определяется как сумма

; (6.30)

Для зимнего режима

=0,113 кг/с;

Для летнего режима

=0,686 кг/с;

Расход пара на выходе из котлов кг/с определяется по формуле

; (6.33)

Для зимнего режима

=0,109 кг/с;

Для летнего режима

=0,662 кг/с;

Расход деаэрированной воды на РОУ для собственных нужд определяется по формуле

; кг/с (6.32)

Для зимнего режима

=0,004 кг/с;

Для летнего режима

=0,024 кг/с;

Паровая загрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учёта внутри котельных потерь определяется по формуле

; кг/с (6.35)

Для зимнего режима

=14,74 кг/с;

Для летнего режима

=15,293 кг/с;

Внутрикотельные потери пара, кг/с определяется как

? предварительное значение

; (6.36)

Для зимнего режима

=0,737 кг/с;

Для летнего режима

=0,765 кг/с;

Количество продувочной воды, поступающее в сепаратор непрерывной продувки, определяется как

? предварительное значение

; (6.37)

Для зимнего режима

=0,59 кг/с;

Для летнего режима

=0,918 кг/с;

Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки , определяется как

? предварительное значение

; (6.38)

Для зимнего режима

=0,087 кг/с;

Для летнего режима

=0,136 кг/с;

Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки , определяется по формуле



; (6.39)

=0,502 кг/с;

=0,782 кг/с;

Количество воды на питание котлов (на выходе из деаэраторов питательной воды),

? предварительное значение:

; (6.40)

=15,33 кг/с;

=16,211 кг/с;

Выпар из деаэратора питательной воды,

; (6.41)

Для зимнего режима

=0,031 кг/с;

Для летнего режима

=0,032 кг/с;

Количество умягченной воды, поступающее в деаэратор питательной воды, определяется из выражения

; (6.42)



Для зимнего режима

=4,286 кг/с;

Для летнего режима

=4,546 кг/с;

Количество сырой воды, соответствующее количеству умягченной воды, определяется по формуле

; (6.43)

Для зимнего режима

=5,143 кг/с;

Для летнего режима

=5,455 кг/с;

Общее количество сырой воды, поступающее на химводоочистку , определяется из выражения

; (6.44)

Для зимнего режима

=6,202 кг/с;

Для летнего режима

=5,496 кг/с;

Расход пара для подогрева сырой воды, определяется по формуле



; (6.45)

Для зимнего режима

=0,2 кг/с;

Для летнего режима

=0,106 кг/с;

Общий расход пара для подогрева сырой воды,

; (6.46)

Для зимнего режима

=0,241 кг/с;

Для летнего режима

=0,107 кг/с;

Количество конденсата от подогревателей сырой воды, поступающее в деаэратор питательной воды, принимаем

; (6.47)

Для зимнего режима

кг/с;

Для летнего режима

кг/с;

Количество конденсата от подогревателей сетевой воды (летний режим) и с производства,

; (6.48)

=12,442 кг/с;

Суммарный вес потоков, поступающих в деаэратор питательной воды (кроме греющего пара), определяется из выражения

; (6.49)

Для зимнего режима

=16,343 кг/с;

Для летнего режима

=17,198 кг/с;

Температура умягченной воды на выходе из охладителя продувочной воды , C определяется по формуле

; (6.50)

=35,006 C;

=39,682 C;

Температура умягченной воды на выходе из охладителя выпара, C определяется из уравнения

; (6.51)

=38,76C;

=43,425 C;

Средневзвешенная температура потоков, поступающих в деаэратор питательной воды (кроме греющего пара),C

; (6.52)

Для зимнего режима

= 71,742 C;

Для зимнего режима = 0

Для летнего режима

=73,588 C;

Расход пара на деаэрацию питательной воды , определяется по формуле

; (6.53)

Для зимнего режима

=1,069 кг/с;

Для летнего режима

=1,066 кг/с;

Расход пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, определяется их суммой

; (6.54)

Паровая нагрузка на котельную без учета внутрикотельных потерь, определяется из выражения

; (6.55)

Для зимнего режима

=16,009 кг/с;

Для летнего режима

=16,465 кг/с;

Внутрикотельные потери пара , определяются по формуле

; (6.56)

Для зимнего режима

=0,843 кг/с;

Для летнего режима

=0,867 кг/с;

Суммарная паровая нагрузка на котельную , определяется из уравнения

(6.57)

Для зимнего режима

=16,851 кг/с;

Для летнего режима

=17,332 кг/с;

Количество работающих паровых котлов, шт

; (6.58)

Для зимнего режима

=3,795?4 шт;

Процент загрузки работающих паровых котлов ,%

; (6.59)

Для зимнего режима

=94,887%;

Все значения, полученные в ходе расчета паровой части котельной по формулам с (6.20) по (6.54) включительно, для основных рабочих режимов приведены в таблице 7.

По полученным результатам определили, что для покрытия режимных нагрузок на потребление пара необходимо использовать три котла марки Е-16-14ГМ.

Таблица 7. - расчёт паровой части котельной

Обозначение	Размерность	Расчетные режимы
		зима	лето
	кг/с	14,7	14,7
	кг/с	0,072	0,002808
	кг/с	?	0,682
	кг/с	?	0,682
	кг/с	0,0019	0,000074
	кг/с	0,883	0,035
	C	61,171	61,171
	C	62,304	62,304
	кг/с	1,059	0,041
	кг/с	0,041	0,000804
	кг/с	14,74	15,293
Значения	предв	уточ	предв	уточ
	кг/с	0,737	0,843	0,765	0,867
	кг/с	0,59	0,674	0,918	0,693
	кг/с	0,087	0,0971	0,136	0,09986
	кг/с	0,502	0,577	0,782	0,593
	кг/с	15,33	17,526	16,211	18,025
	кг/с	0,031	0,035	0,032	0,036
	кг/с	4,286	4,47	4,546	4,463
	кг/с	5,143	5,364	5,455	5,355
	кг/с	6,202	6,424	5,496	5,397
	кг/с	0,2	0,208	0,106	0,104
	кг/с	0,241	0,25	0,107	0,105
	кг/с	0,241	0,25	0,107	0,105
	кг/с	-	-	12,442	12,442
	кг/с	16,343	16,542	17,198	17,074
	C	35,006	36,018	39,682	36,351
	C	38,76	40,133	43,425	40,59
	C	71,742	71,96	73,588	71,666
	кг/с	1,069	1,075	1,066	1,119
	кг/с	16,009	16,024	16,465	16,516
	кг/с	0,843	0,843	0,867	0,869
	кг/с	16,851	16,867	17,332	17,186
	шт	-	4	-	4
	%	-	94,887	-	97,804



Заключение

В итоге, после выполнения данной курсовой работы можно сделать вывод, что проектирование системы теплоснабжения промышленного района является одной из основных задач, которую необходимо решить каждому будущему инженеру промтеплоэнергетику, так как этот проект охватывает большую область специализированного теоретического материала, необходимого для успешного освоения и понимания сущности, заключающейся в специфике получаемой специальности.

После окончания расчета, можно подвести некоторые итоги для каждой главы рассмотренного проекта.

Расчет отопительных нагрузок выполняется чтобы учесть повторяемость тепловых нагрузок в течении года, что в свою очередь, необходимо для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя и для других плановых и технико-экономических изысканий.

При определении расходов теплоносителей для расчетных режимов в зависимости от температуры наружного воздуха, можно сделать вывод, что режим, соответствующий точке излома, является наиболее напряженным для работы тепловых сетей.

Гидравлически расчет заключается в необходимости обеспечения каждого потребителя расчетным расходом теплоносителя, при выполнении условия поддержания минимального располагаемого напора.

Тепловой расчет сводится к выбору вида прокладки трубопровода для каждого из участков сети, и определению толщины изоляции на подающем и обратном трубопроводе.

Расчет тепловой схемы котельной производится с целью определения расхода пара и воды. В ходе расчета определили, что для покрытия тепловых нагрузок необходимо использовать четыре котла марки, КВ?ГМ?10-150, а для покрытия режимных нагрузок на потребление пара необходимо установить четыре котла марки Е-16-14ГМ.



Список литературы

теплоноситель гидравлический двухтрубный отопительный

1. Учебное пособие по курсовому проектированию централизованной системы теплоснабжения по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» ВГТУ; сост. А.М. Наумов. Воронеж 2007.

2. Учебное пособие по расчёту элементов систем централизованного теплоснабжения по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» ВГТУ; сост. А.М. Наумов. Воронеж 2007.

3. Ривкин С.А. Александров А.А, «Термодинамические свойства воды и водяного пара».

4. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. 7-е изд., перераб. - М.: МЭИ, 2001. - 472 с.

Размещено на Allbest.ru